JPS60183939A - 電気信号によつて制御される機器の保護回路 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ｊｔ業上の利用分野 本発明は、電気信号例えばアナログ信号によって制御さ
れる機器の入力側な、第１の基準電圧からみて過電圧か
ら保護する、保護回路に関する。

従来技術 ドイツ連邦共和国特許出願公開第３２４０２８０号公報
により、電気信号によって制御される機器の入力側に供
給されるアナログおよびディジタル信号用の保護回路は
既に公知である。

この機器は、保護回路によって、入力側に加わるプラス
の過電圧および／またはマイナスの過電圧から保護され
る。

発明が解決しよ５とする問題点 上記従来の保護回路の問題点は、保護すべき機器の入力
インピーダンスの非直線性である。

これに伴い、人力インピーダンスが温度に著しく依存し
、この温度依存性により例えばｍｌり定結果に誤りが生
じる。

本発明の課題は上記の問題点を十分に解消することであ
る。

問題点を解決するための手段 上記の問題点は、本発明によれば次のようにして解決さ
れる。即ち２つの相互に接続された相補的なカレント・
ミラーを設け、第１のカレント・ミラーのエミッタを第
２の基準電圧に接続し、第２のカレント・ミラーの出力
トランジスタのエミッタを機器の入力側に接続し、第２
のカレント・ミラーの入力トランジスタのエミッタを第
１の基準電圧に接続することにより解決される。

さらに本発明によれば、入力′祠を第２の基準′電圧か
らみて、マイナスの過′ＩＬ圧から保護するために、付
加的に、第６のカレントミラーとこれに対して相補的な
第４のカレントミラーとが相互に接続されて粘り、Ｍｉ
Ｊ記第６のカレントミラーのエミッタは、第１の基準′
電圧に接続されており、前記第４のカレントミラーの出
力トランジスタのエミッタが入力端に接続され又おり一
また前記第４のカレントミラー２１，２２の入力トラン
ジスタのエミッタが第２の基準電圧に接続されている。

本発明による保護回路は、機器の入力側の電流制御を行
わないで大ぎな電圧動作領域を有するという利点を有１
゛る。動作点において制限直巌の非常に直線的で平坦な
経過が得Ｉ）れる。制限点において、即ち制限電圧にお
いて、電流−電圧特性曲線の温度に依存しない非常にシ
ャーン０な屈曲が現われる。これにより、機器、例えば
Ａ　／　Ｄ変換器の判御領域を、制限電圧に敢１Ｄ　ｍ
Ｖまで近づけることかできる。また、全保護回路が専ら
半導体素子より成り、従って容易に集積できるので東、
漬回路の領域例も本発明を適用できる。

さらに本発明による保護回路は、上方の基準′電圧を上
回ろ過電圧に対して碓なうす下方の基準′電圧を下回る
過゛電圧に対し℃も保護することができる。その際、個
別の回路構成においては、２つの保護回路部分の゛電流
源を唯一の共通の高抵抗値抵抗で置換すると有利である
。しかし回路な集積化する際、電流源の実装表面密度は
高抵抗値の抵抗の場合よりも小さい。

実施例 次に本発明の実施例を図面を用いて詳ｒｔａに説明する
。

図には、２つの基準電圧が示されてい・５゜即ち、端子
１には第１の基準電圧ＵＲｅ　ｆが印加されており、端
子２には第２の基準電圧ＧＮｄが叩）Ｊｕされている。

端子３には入力社圧Ｕ１．．．Ｄが１４Ｆ　７Ｊ［＋さ
れている。この人力）［ＢＥ　Ｕヤは、詳しく図示され
ていないＡ／Ｄ変換器に印加されて処理される。２つの
基準電圧ＵＲｅ　ｆとＧＮｄも同様にＡ／Ｄ変換器に供
給される。図示の実施例は、２つの回路半部を有してい
る。回路素子１１かも１５を有する図の右半部は、第１
の基工い電圧Ｕや□を上回る過°電圧に対する保護のた
めに用いられる。回路素子２１から２５を有する左側の
回路半部は、右側の回路半部に対して双対対称に構成さ
れており、かつこの左側の回路半部は第２の基準電圧（
）Ｎｄを下回る入力端子３に印加される電圧に対する保
護のため罠用いられる。

第１のトランジスタ１１および第２のトランジスタ１２
はｐｎｐ形であり、これらのトランジスタθ〕ベースは
相互に接続されている。トランジスタ１１のエミッタは
、端子１に接続されている。またトランジスタ１１のコ
レクタとベースは相互に接続されている。トランジスタ
１２のエミッタは、端子３に接続されている。２つのｎ
ｐｎ　）ランジスタ１３．１４のベースも同様に相互に
接続され℃いる。トランジスタ１４のコレクタはそのベ
ースと接続されておりかつトランジスタ１２のコレクタ
と接続されている。

トランジスタ１３のコレクタは、トランジスタ１１のコ
レクタに接続されており、また電流源１５に接続されて
込る。トランシス７１３，１４の各エミッタは、端子２
に接続されている。

全体としてこの回路は、２つの相互に接続された相補的
なカレント・ミラーから構成されており、こうしたカレ
ント・ミラーは、特に雑誌フンクシャウ（Ｆｕｎｋｓｃ
ｈａｕ　）、２６／１９８６、第４４頁以下から公知で
ある。その際、下方のカレント・ミラーにおいて、トラ
ンジスタ１４は人力トランジスタであり、トランジスタ
１３は出力トランジスタである。それに相応して、上方
のカレントミラーにおい℃、トランジスタ１１は人力ト
ランジスタでおり、トランジスタ１２は出力トランジス
タである。

左側の回路半部は、右側の回路半部に対して双対ノよ回
路構造な膏している。ｎｐｎ形は１）ｎｐ形・＼置換さ
れている。同様にして双対的に２・つの基＄電圧は位相
凌何学的に入詮えられる。通常、図の左半部における保
護回路は、双対構造なｒｌすると共に相応の心気的特性
？有するので、以下に粘いては右半部の回路構造の一ダ
を説明する。

その際説明を闇単にするために、トランジスタ１１に対
して双対のトランジスタには辞号２１ヲ付し、トランジ
スタ１２に対して双対のトランジスタには番号２２を付
すといつようにして番号を付しである。

正常な動作、既ちＵＲｅｆ　＞　ＵＡＤ＞　ｏＮａの場
合、゛トランジスタ１１を通って、数マイクロアンペア
のオーダの電流が電流源１５へと流れる。これにより、
トランジスタ１２０ベースにバイアス直圧が発生される
。トランジスタ１３，１４！、Ｘ遮断されている。

人力電圧ＵＡＤが基準電圧ＵＲｅｆに数ミリボルトまで
近づくと、トランジスタ１２シ工導通状態となる。その
場合端子３かも入力電流がトランジスタ１２へ流れ、コ
レクタ電流として、トランジスタ１３．１４より成るカ
レントミラーへ流れる。これによりトランジスタ１３の
コレクタ電流はトランジスタ１２のコレクタ眠流と同じ
大きさとなる。このカレントミラーによりトランジスタ
１１のエミッターコレクタ成田は高められ、その結果、
トランジスタ１２のエミッタ１泣、ひいては端子３にお
ける入力電位は、入力電流と無関係に基準電玉顔。、を
上回ることはできない。従って、端子３に接続された駆
動回路の出刃電圧が基準電圧ＵＲｅｆよりも太きい間は
、トランジスタ１１，１３．１４によつ℃、端子３に帖
ける電圧調−整は入力電流を介して行われる。端子３へ
の入力電流は、専ら駆動回路の出力抵抗１ｆｃよって決
まる。

トランジスタ１１．１２がトランジスタ１３゜１４に対
して対称な構造を有し又いることにより、人力′電流の
Ｔ都度ドリフトが約０．２μＡ／１０口℃よりも僅かな
場合、制限器１．ｊｋｌ　Ｉｔｉの丁ぐれた温度補償が
行われろ。

本発明による保護回路は、集積されたスイッチ回路内に
藺単に集積”Ｔ能である。その際、電流源１５．２５の
形成にも全く問題は生じない。

しかしこれら２つの電流源１５．２５を、１１ＪΩのオ
ーダの唯一の高抵抗値の抵抗で藺単に置偵することがで
きる。その際、この抵抗は、トランジスタ１３のコレク
タとトランジスタ２３のコレクタとの間へ接続される。

集積された回路素子の内部におい℃この抵抗は例えば電
在効果トランジスタとして実現できる。例えばミラー係
数を変えるために、マルチーエミツクな有するトランジ
スタを用いることは本発明の範囲内にある。保護回路の
遮断周波数を高めるために、有利には高速用の１）ｎｐ
溝構造使用される。

発明の効果 本発明はよる保護回路によれば、動作点において制限直
線は非常に直線的で平坦な経過を有する。制限電圧にｔ
６いて、電流−電圧特性曲線の温度に依存しない非常に
シャープな屈曲曲線部が得られ、これにより、機器、例
えばＡ　／　Ｄ変換器のｆｉｉｌＪ對頒域ケ制限電圧に
微１０ｍＶＩＣまで近づけることができる。

さらに本発明の保護回路によれば、上方の基準電圧を上
回る過ＥＥ圧に対してもまた下方の基Ｊ■電Ｉｔを下回
る過ｒ梶圧に対しても保護することができる。

【図面の簡単な説明】

図は、本発明の保護回路の実施列を示す図を表ｊ。 １１．１２；１３，１４；２１，２２；２３゜２４・・
・カレント・ミラー、１５．２５・・・電流源第１頁の
続き ■発明者　イマヌエル・クラウタ ドイツ連邦共和国エルプシュテツテン・７１ウプトシユ
トラーセ　２６

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、　電気信号によって制御される機器の入力端（３）
   を、第１の基準電圧（ＵＲｅｆ）からみて、過電圧から
   保護する保護回路に封いて、２つの相互に接続された相
   補的なカレントミラーを備えており、第１のカレントミ
   ラー（１３゜１４）のエミッタが第２の基準電圧（ＧＮ
   ｄ　）に接続されており、第２のカレントミラー（１１
   ，１２）の出力トランジスタ（１２）のエミッタが入力
   側（３）に接続されており、第２のカレントミラー（１
   １，１２）の入力トランジスタ（１１）のエミッタが第
   １の基準電圧（ＵＲｅｆ　）に接続されていることを特
   徴とする、電気信号によって制御される機器の保護回路
   。 ２、第２のカレント・ミラー（１１，１２）の入力トラ
   ンジスタ（１１）のコレクタに電流源（１５）が接続さ
   れている、特許請求の範囲第１項記載の保護回路。 ６、電流源（１５）が、筒抵抗値の抵抗または少くとも
   １つの半導体素子によって構成されている、特許請求の
   範囲第２項記載の保護回路。 ４、　カレント・ミラーに、マルチ−エミッタを＊−１
   −るトランジスタが設けられている、特許請求の範囲第
   １項から６項までのいずれかに記載の保護回路。 ５　保護回路が集積回路で構成されている、特許請求の
   範囲第１項から第４項までのいずれかに記載の保護回路
   。 ６、第１の基１”φ電圧（ＵＲｅｆ　）からみて、プラ
   スの過電圧から入力端（３）を保護するために、第１の
   カレントミラー（１３，１４）とこれに対して相補的な
   第２のカレントミラー（１１，１２）とが相互に接続さ
   れており、前ｉ己第１のカレントミラー（１３，１４）
   のエミッタは第２の基準電圧（ＧＮｄ）に接続されてお
   り、前記第２０力ンントミラー（１１゜１２）の出力ト
   ランジスタ（１２）のエミッタは入力側（３）に接続さ
   れており、また前記第２のカレントミラー（１１，１２
   ）の入力トランジスタ（１１）のエミッタは第１の基準
   電圧（ＵＲｅｆ　）に接続されており、さらに第２の基
   準電圧（（）Ｎｄ　）からみて、マイナスの過電圧から
   保護するために、第６のカレントミラー（２３，２４）
   と、これに対して相補的な第４のカレントミラー（２１
   ，２２）とが相互に接続されており、前記第６のカレン
   トミラー（２３，２４）のエミッタは、第１の基準電圧
   （ＵＲｅｆ　）に接続されておＩ）、前記第４のカレン
   ト　７−（２１，２２）の出力トランジスタ（２２）の
   エミッタが入力側（３）に接、読されており、また前記
   第４のカレントミラー（２１，２２）の人力トランジス
   タ（２１）のエミッタが第２の基準電圧（ＧＮａ　）に
   接続されていることを特徴と１−る、電気信号によっ″
   ｃ制御される機器の保護回路。